Spintronics là một lĩnh vực thu hút được sự chú ý lớn nhờ hàng loạt lợi thế tiềm năng của nó đối với các thiết bị điện tử thông thường. Chúng bao gồm giảm mức tiêu thụ điện năng, vận hành tốc độ cao, không biến động và tiềm năng cho các chức năng mới.
Điện tử học spin khai thác spin nội tại của các electron, và nền tảng của trường này là điều khiển các dòng có mức độ tự do spin, tức là các dòng điện spin. Các nhà khoa học đang tập trung vào cách tạo, loại bỏ và kiểm soát chúng cho các ứng dụng trong tương lai.
Việc phát hiện dòng điện quay không phải là điều dễ dàng. Nó yêu cầu sử dụng phép đo điện áp vĩ mô, xem xét sự thay đổi điện áp tổng thể trên vật liệu. Tuy nhiên, một trở ngại phổ biến là thiếu hiểu biết về cách thức dòng điện quay này thực sự di chuyển hoặc lan truyền bên trong vật liệu.
Một nhóm các nhà nghiên cứu hiện nay báo cáo một phương pháp dự đoán dòng điện quay thay đổi như thế nào theo nhiệt độ. Nghiên cứu được công bố trên Applied Physics Letters.
Yusuke Nambu, đồng tác giả của bài báo và là phó giáo sư tại Viện Nghiên cứu Vật liệu của Đại học Tohoku, cho biết: “Bằng cách sử dụng các phép đo điện áp và tán xạ neutron, chúng tôi đã chứng minh rằng các đặc tính từ của vật liệu có thể dự đoán dòng điện quay thay đổi như thế nào theo nhiệt độ”. IMR).
Nambu và các cộng sự đã phát hiện ra rằng tín hiệu dòng điện quay thay đổi hướng ở một nhiệt độ từ trường cụ thể và giảm đi ở nhiệt độ thấp. Ngoài ra, họ còn phát hiện ra rằng hướng quay, hay độ phân cực của nam châm, đảo chiều cả trên và dưới nhiệt độ từ tới hạn này. Sự thay đổi độ phân cực của magnon này tương quan với sự đảo chiều của dòng spin, làm sáng tỏ hướng truyền của nó.
Hơn nữa, vật liệu được nghiên cứu thể hiện hành vi từ tính với khoảng năng lượng riêng biệt. Điều này cho thấy rằng dưới nhiệt độ liên kết với năng lượng khe hở này, các hạt mang dòng điện quay không có, dẫn đến sự giảm tín hiệu dòng điện quan sát được ở nhiệt độ thấp hơn. Đáng chú ý, sự phụ thuộc nhiệt độ của dòng điện quay theo sự phân rã theo cấp số nhân, phản ánh kết quả tán xạ neutron.
Nambu nhấn mạnh rằng những phát hiện của họ nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu các chi tiết vi mô trong nghiên cứu điện tử học spin. “Bằng cách làm rõ các hành vi từ tính và sự biến đổi nhiệt độ của chúng, chúng ta có thể hiểu biết toàn diện về dòng điện quay trong nam châm cách điện, mở đường cho việc dự đoán dòng điện quay chính xác hơn và có khả năng phát triển các vật liệu tiên tiến với hiệu suất nâng cao.”